CN109714081A - 分布式超高频rfid读写设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分布式超高频RFID读写设备，其主要改进之处在于，包括一主机、多个中继器；所述主机通过控制链路控制各中继器协同工作；主机与中继器通过第一通信链路通信，中继器与电子标签通过第二通信链路通信；第一通信链路与第二通信链路采用不同的频段；主机控制需要范围内的中继器逐一进入工作状态，一个中继器工作时，控制其余中继器处于静默状态。中继器用于第一通信链路和第二通信链路的前向链路间的移频与信号放大，以及第二通信链路与第一通信链路的反向链路间的移频与信号放大。

Description

分布式超高频RFID读写设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及射频识别领域，尤其是一种分布式超高频RFID读写设备的实现方法。

背景技术

超高频RFID技术是一种利用射频通信方式实现的非接触式自动识别技术。该技术被公认为21世纪重大应用技术之一，可广泛应用于物流仓储、生产制造、交通等领域。

超高频RFID技术受发射功率和电子标签灵敏度限制，通常识读距离在5～30m左右，在大型仓库、停车场应用领域，需要部署大量读写设备来确保全覆盖；此外超高频RFID技术通常具有方向性，为了提高识读率，需要在不同角度部署读写设备。

上述应用均需要在特定区域密集部署读写设备。密集部署需要购买多台读写设备，提高了使用成本，此外密集部署还存在读写设备之间射频信号交叉干扰问题，需要通过频分和时分机制来解决，极大的增加了系统复杂性，降低了系统可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种分布式超高频RFID读写设备，在需要密集部署的地方，可极大地降低成本，只需要部署一台主机和多个中继器，主机和中继器协同工作，实现多点RFID识读；并且可避免多个RFID读写设备交叉干扰的问题。本发明采用的技术方案是：

一种分布式超高频RFID读写设备，其主要改进之处在于，包括一主机、多个中继器；

所述主机通过控制链路控制各中继器协同工作；主机与中继器通过第一通信链路通信，中继器与电子标签通过第二通信链路通信；第一通信链路与第二通信链路采用不同的频段；

主机控制需要范围内的中继器逐一进入工作状态，一个中继器工作时，控制其余中继器处于静默状态。

进一步地，所述主机用于第一通信链路前向链路的射频信号的编码、调制，以及第一通信链路反向链路的射频信号的解调、解码；

所述中继器用于第一通信链路和第二通信链路的前向链路间的移频与信号放大，以及第二通信链路与第一通信链路的反向链路间的移频与信号放大。

进一步地，主机与中继器之间的第一通信链路的频段为840MHz～845MHz。

进一步地，中继器与电子标签之间的第二通信链的频段为920MHz～925MHz。

进一步地，所述分布式超高频RFID读写设备进行如下控制：

步骤S1，主机通过控制链路发送控制信号，通知一中继器进入工作状态，其它中继器进入静默状态；

步骤S2，主机对发送信息进行编码，并采用第一通信链路频段内的一频率载波对发送信息进行调制得到射频信号，对主机调制后的射频信号进行放大，并通过主机与中继器之间的第一通信链路的前向链路将主机调制后的射频信号向该工作中的中继器发送；

步骤S3，工作中的中继器接收到主机调制并发送的射频信号后，对接收到的射频信号频率移频至第二通信链路频段内的一频率，然后对第一次移频后的射频信号进行放大，并通过中继器与电子标签之间的第二通信链路的前向链路将第一次移频后的射频信号发送至电子标签；

步骤S4，电子标签接收到第一次移频后射频信号后，进行解调、解码获取主机发送信息，并通过反射调制方式将反馈信息调制后通过中继器与电子标签之间的第二通信链路的反向链路向工作中中继器发送；

步骤S5，工作中的中继器接收到电子标签调制并通过第二通信链路的反向链路发送的调制后射频信号后，将接收到的射频信号频率移频至第一通信链路频段内的一频率，然后进行信号放大，并通过主机与中继器之间的第一通信链路的反向链路将第二次移频后的射频信号向主机发送；

步骤S6，主机接收到第一通信链路的反向链路发送来的射频信号后，进行解调、解码，获取电子标签的反馈信息。

本发明的优点在于：

1）减小主机发射功率，减低设计难度。由于电子标签灵敏度大约在-17dBm左右，因此普通RFID读写设备发射功率需要26dbm～30dBm才能激活电子标签，本发明主机与中继器进行通信，中继器接收灵敏度在-80dBm～-100dBm，因此主机发送功率几毫瓦即可确保几百米的通信距离，降低了主机功耗和设计难度。

2）相较于现有技术中全部布设RFID读写设备，本发明中中继器只需要实现简单前向链路和后向链路的移频放大，成本可大幅降低。对于需要密集部署RFID读写设备的场合，采用本发明方案，只需部署一台主机和多个中继器，由于主机发射功率低，比普通RFID读写设备价格低；因此能够极大地降低整体的部署成本。

3）避免多RFID读写设备交叉干扰，提升识读范围；普通RFID读写设备发射天线具有方向性，为了提高天线增益，一般波瓣宽度不能太大，通常在45度左右，而且识读范围内不能有金属遮挡，识读范围有限，如果要提升识读范围，需要部署多台读写设备，但多台设备间会产生交叉干扰，本发明的主机可带多个中继器，中继器由主机协调控制，中继器可以不同角度、不同位置部署，实现360度无死角识读。

附图说明

图1为本发明的结构组成示意图。

图2为本发明的控制方法示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提出的一种分布式超高频RFID读写设备，包括一主机、多个中继器；所述主机上设有主机天线，所述中继器上设有中继器天线和RFID天线；主机与普通RFID读写设备功能类似，主机与中继器通信，发射功率可以更小；

所述主机通过控制链路控制各中继器协同工作；主机与中继器通过第一通信链路通信，中继器与电子标签通过第二通信链路通信；第一通信链路与第二通信链路采用不同的频段；第一通信链路与第二通信链路可采用无线通信链路；

主机控制一中继器工作时，控制其它中继器处于静默状态；主机控制需要范围内的中继器逐一进入工作状态，一个中继器工作时，控制其余中继器处于静默状态；这样，其余静默的中继器不会对工作中的中继器产生交叉干扰；

所述控制链路可以采用无线或有线通信方式，为了降低部署成本和难度，通常采用无线通信方式，如WIFI、Zigbee等，本实施例使用WIFI作为控制链路；主机根据控制所需，可以控制一个场地内布设的所有中继器逐一进入工作状态；或者，控制一个场地内的某个区域的各中继器逐一进入工作状态；

所述主机用于第一通信链路前向链路的射频信号的编码、调制，以及第一通信链路反向链路的射频信号的解调、解码；

所述中继器用于第一通信链路和第二通信链路的前向链路间的移频与信号放大，以及第二通信链路与第一通信链路的反向链路间的移频与信号放大。

主机的工作频段可使用840MHz～845MHz或920MHz～925MHz，本实施例使用840MHz～845MHz频段；因此，主机与中继器之间的第一通信链路的频段为840MHz～845MHz；

通常电子标签的工作频段为840MHz～845MHz或920MHz～925MHz，本实施例中，中继器与电子标签之间的第二通信链的频段采用920MHz～925MHz，与第一通信链路频段不同；

如图2所示，本发明的工作控制流程如下：

步骤S1，主机11通过WiFi无线控制链路12发送控制信号，通知中继器14进入工作状态，其它中继器进入静默状态；

步骤S2，主机11对发送信息进行编码，并采用842.5MHz频率载波对发送信息进行调制得到842.5MHz射频信号，对该调制后的842.5MHz射频信号进行放大，并通过主机11与中继器14之间的第一通信链路的前向链路13将该842.5MHz射频信号向中继器14发送；

步骤S3，中继器14接收到主机11调制并发送的射频信号后，通过混频和滤波将接收到的842.5MHz射频信号频率移频至922.5MHz，然后对移频后的922.5MHz射频信号进行放大，并通过中继器14与电子标签16之间的第二通信链路的前向链路15将移频后的922.5MHz射频信号发送至电子标签16；

步骤S4，电子标签16接收到移频后射频信号后，进行解调、解码获取主机11的发送信息，并通过反射调制方式将反馈信息调制后通过中继器与电子标签之间的第二通信链路的反向链路17向中继器14发送；

步骤S5，中继器14接收到电子标签16调制并通过第二通信链路的反向链路17发送的调制后922.5MHz射频信号后，通过混频和滤波将接收到的922.5MHz射频信号频率移频至842.5MHz，然后进行信号放大，并通过主机11与中继器14之间的第一通信链路的反向链路18将移频后842.5MHz射频信号向主机发送；

步骤S6，主机11接收到第一通信链路的反向链路18发送来的射频信号后，进行解调、解码，获取电子标签16的反馈信息。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种分布式超高频RFID读写设备，其特征在于，包括一主机、多个中继器；

所述主机通过控制链路控制各中继器协同工作；主机与中继器通过第一通信链路通信，中继器与电子标签通过第二通信链路通信；第一通信链路与第二通信链路采用不同的频段；

主机控制需要范围内的中继器逐一进入工作状态，一个中继器工作时，控制其余中继器处于静默状态。

2.如权利要求1所述的分布式超高频RFID读写设备，其特征在于，

所述主机用于第一通信链路前向链路的射频信号的编码、调制，以及第一通信链路反向链路的射频信号的解调、解码；

所述中继器用于第一通信链路和第二通信链路的前向链路间的移频与信号放大，以及第二通信链路与第一通信链路的反向链路间的移频与信号放大。

3.如权利要求1所述的分布式超高频RFID读写设备，其特征在于，

主机与中继器之间的第一通信链路的频段为840MHz～845MHz。

4.如权利要求1所述的分布式超高频RFID读写设备，其特征在于，

中继器与电子标签之间的第二通信链的频段为920MHz～925MHz。

5.如权利要求1所述的分布式超高频RFID读写设备，其特征在于，

所述分布式超高频RFID读写设备进行如下控制：

步骤S1，主机通过控制链路发送控制信号，通知一中继器进入工作状态，其它中继器进入静默状态；

步骤S2，主机对发送信息进行编码，并采用第一通信链路频段内的一频率载波对发送信息进行调制得到射频信号，对主机调制后的射频信号进行放大，并通过主机与中继器之间的第一通信链路的前向链路将主机调制后的射频信号向该工作中的中继器发送；

步骤S3，工作中的中继器接收到主机调制并发送的射频信号后，对接收到的射频信号频率移频至第二通信链路频段内的一频率，然后对第一次移频后的射频信号进行放大，并通过中继器与电子标签之间的第二通信链路的前向链路将第一次移频后的射频信号发送至电子标签；

步骤S4，电子标签接收到第一次移频后射频信号后，进行解调、解码获取主机发送信息，并通过反射调制方式将反馈信息调制后通过中继器与电子标签之间的第二通信链路的反向链路向工作中中继器发送；

步骤S5，工作中的中继器接收到电子标签调制并通过第二通信链路的反向链路发送的调制后射频信号后，将接收到的射频信号频率移频至第一通信链路频段内的一频率，然后进行信号放大，并通过主机与中继器之间的第一通信链路的反向链路将第二次移频后的射频信号向主机发送；

步骤S6，主机接收到第一通信链路的反向链路发送来的射频信号后，进行解调、解码，获取电子标签的反馈信息。

6.一种分布式超高频RFID读写设备的控制方法，基于如权利要求1～4中任一项所述的分布式超高频RFID读写设备，其特征在于，包括：

步骤S1，主机通过控制链路发送控制信号，通知一中继器进入工作状态，其它中继器进入静默状态；

步骤S2，主机对发送信息进行编码，并采用第一通信链路频段内的一频率载波对发送信息进行调制得到射频信号，对主机调制后的射频信号进行放大，并通过主机与中继器之间的第一通信链路的前向链路将主机调制后的射频信号向该工作中的中继器发送；

步骤S3，工作中的中继器接收到主机调制并发送的射频信号后，对接收到的射频信号频率移频至第二通信链路频段内的一频率，然后对第一次移频后的射频信号进行放大，并通过中继器与电子标签之间的第二通信链路的前向链路将第一次移频后的射频信号发送至电子标签；

步骤S4，电子标签接收到第一次移频后射频信号后，进行解调、解码获取主机发送信息，并通过反射调制方式将反馈信息调制后通过中继器与电子标签之间的第二通信链路的反向链路向工作中中继器发送；

步骤S5，工作中的中继器接收到电子标签调制并通过第二通信链路的反向链路发送的调制后射频信号后，将接收到的射频信号频率移频至第一通信链路频段内的一频率，然后进行信号放大，并通过主机与中继器之间的第一通信链路的反向链路将第二次移频后的射频信号向主机发送；

步骤S6，主机接收到第一通信链路的反向链路发送来的射频信号后，进行解调、解码，获取电子标签的反馈信息。